DE19858462C1 - Spulenkörper zum schnellen Abwickeln eines Lichtwellenleiters und Ausgabevorrichtung für Lichtwellenleiter - Google Patents

Abstract

Ein Spulenkörper (1) zum schnellen Abwickeln eines Lichtwellenleiters (14) zum Zweck der Datenübertragung zwischen einem sich bewegenden Objekt und einer Lenk- oder Kontrollstation hat einen Führungszylinder (12), auf dem ein Stützzylinder (13) axial bewegbar bzw. gleitend angebracht ist. Der Führungszylinder (12) hat einen Wäremausdehnungskoeffizienten, der an den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines im Lichtwellenleiter (14) angeordneten Glaskörpers angepaßt ist bzw. diesem entspricht. Der Stützzylinder (13) hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der dem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten des als Wickelpaket (2) angeordneten Lichtwellenleiters (14) entspricht bzw. an diesen angenähert ist. Bei Temperaturänderungen ist die Bewegung der äußerem Oberfläche des Spulenkörpers (1) an das anisotropische thermische Verhalten des Wickelpakets (2) angepaßt. Der Stützzylinder (13) ist in Längsrichtung geschlitzt und über eine Fixierung (15) mit dem Führungszylinder (12) verbunden. Eine Verschiebung der Windungen des Lichtwellenleiters (14) sowie Spannungen und Risse aufgrund der Temperaturschwankungen werden vermieden und die Sicherheit der Datenübertragung ist gewährleistet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spulenkörper zum schnellen Abwickeln eines Lichtwellenleiters und eine Ausgabevorrichtung für Lichtwellenleiter.

Zum Austausch von Navigationsdaten ist es oftmals erforderlich, daß Fahrzeuge bzw. Luftfahrzeuge auch nach dem Start mit einer Lenkstelle verbunden sind. Dies kann z. B. bei einem gelenkten Flugkörper durch eine optische Übertragungskette erfolgen. Üblicherweise wird hierzu ein Lichtwellenleiter verwendet, der auf einem Spulenkörper aufgewickelt ist. Zum Zwecke der Datenübertragung zwischen einem Vehikel und einer davon entfernten Stelle wird der Lichtwellenleiter von einem Behälter aus abgewickelt. Dieser kann sich z. B. an einer Rakete, einem Flugkörper, einem Luftfahrzeug, einem sich in der Luft befindlichen Gegenstand, einem Landfahrzeug, einem Wasserfahrzeug oder an einem Unterwassergerät befinden.

Derartige Ausgabevorrichtungen, die aus dem Spulenkörper und aus einem Lichtwellen­ leiter in Form eines Wickelpakets aufgebaut sind, müssen in der Lage sein, den Licht­ wellenleiter über sehr große Längen, die z. B. 60 km und mehr betragen können, bei sehr hohen Geschwindigkeiten abzuwickeln. Auch an die Festigkeit des Wickelpakets werden sehr hohe Anforderungen gestellt, um z. B. bei Vibrationen oder einem mechanischen oder thermischen Schock nicht zerstört bzw. beschädigt zu werden, so daß beim Abwickeln von der Spule ein Funktionsausfall entsteht. Um dem Wickelpaket die notwendige Festigkeit zu verleihen, werden beim Bewickeln des Spulenkörpers die einzelnen Windungen und die Lagen miteinander verklebt. Neben der erhöhten Festigkeit soll die Verklebung auch vermeiden, daß mehrere Windungen oder Lagen beim schnellen Abziehen des Lichtwellen­ leiters gleichzeitig herausgezogen werden. Dies würde zum Abreißen des Lichtwellen­ leiters und damit zum Ausfall des Systems führen.

Der Lichtwellenleiter bzw. die optische Faser besteht im wesentlichen aus einem Glaskörper zum Führen des Lichts und einem Coating bzw. Kunststoffüberzug. Das Coating dient dem Schutz des Glaskörpers vor physikalischen oder chemischen Einflüssen und mindert das Mikrobending, d. h. die Dämpfung des durch den Lichtwellenleiter hindurchgeführten Lichts infolge partieller Drücke auf den Lichtwellenleiter. Das Coating kann dabei aus einer Schicht oder auch aus mehreren Schichten verschiedener Kunststoffarten bestehen, wobei es sich normalerweise um sehr weiche Kunststoffarten handelt. Heute werden zumeist Lichtwellenleiter mit einem Glasdurchmesser von ca. 125 µm und einem Gesamtdurchmesser von ca. 250 µm eingesetzt.

Dabei besteht jedoch das Problem, daß bei Temperaturschwankungen, die z. B. auf­ grund unterschiedlicher klimatischer Bedingungen auftreten können, im Wickelpaket Spannungen oder Risse auftreten können. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten des Spulenkörpers einerseits und des Wickelpakets andererseits können auch zur Verschiebung oder zum Lösen von Windungen und damit zum Versagen des Systems führen.

In der US 4,995,698 wird zur Lösung des Problems vorgeschlagen, eine Ausgabevorrichtung für einen Lichtwellenleiter mit einem Spulenkörper zu versehen, der aus einem orthotrophen Kompositwerkstoff gefertigt ist, so daß der Wärmeausdehnungs­ koeffizient des Spulenkörpers in Umfangsrichtung dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der optischen Faser in Längsrichtung entspricht und der axiale Wärmeausdehnungs­ koeffizient des Spulenkörpers dem lateralen Wärmeausdehnungskoeffizienten der optischen Faser entspricht. Jedoch ist es in der Praxis schwierig und aufwendig, ein geeignetes ortotrophes Material zur Verfügung zu stellen, das den hohen Anforderungen genügt.

In der EP 06 16 237 B1 wird daher vorgeschlagen, die Spule mit einer Heizeinrichtung zu versehen, die mit einer Strom- oder Wärmeversorgung verbunden ist. Dadurch soll die Ausgabevorrichtung mit der Spule und dem Wickelpaket innerhalb enger Temperatur­ grenzen gehalten werden, so daß die thermische Kontraktion oder Expansion des Spulenkörpers und der optischen Faser begrenzt werden. Dieses Systeme ist jedoch sehr aufwendig, da eine zusätzliche Energieversorgung in der vom Flugkörper mitgeführten Ausgabevorrichtung erforderlich ist. Darüber hinaus ist bei extremen klimatischen Temperaturschwankungen eine sehr hohe Leistung und eine äußerst genaue Einstellung der Heizleistung vor und nach dem Start erforderlich, um eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Weitere Nachteile dieser Lösung sind, daß das Gerät aufgrund einer notwendigen Aufheizzeit nicht sofort einsetzbar ist, ein zusätzlicher Platz- und Energiebedarf besteht, sowie mögliche Schäden im Wickelpaket beim Abkühlen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen Spulenkörper und Wickelpaket. Beim Einsatz unter erhöhten Temperaturen besteht darüber hinaus keine Kompensations­ möglichkeit.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spulenkörper zum schnellen Abwickeln eines Lichtwellenleiters und eine Ausgabevorrichtung für einen Lichtwellenleiter zu schaffen, der über einen weiten Temperaturbereich eine ausreichende Festigkeit des Wickelpakets gewährleistet und kostengünstig mit den üblicherweise verwendeten Materialien herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den Spulenkörper gemäß Patentanspruch 1 und die Ausgabevorrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Der erfindungsgemäße Spulenkörper zum schnellen Abwickeln eines Lichtwellenleiters umfaßt mindestens zwei Zylinder, die einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten aufweisen, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Zylinders in radialer Richtung an den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines lichtführenden Teils bzw. Glaskörpers des vom Spulenkörper abzuwickelnden Lichtwellenleiters angepaßt ist und der Wärmeausdehnungskoeffizient des zweiten Zylinders in axialer Richtung an den mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Lichtwellenleiters angepaßt ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die Verklebung zwischen den Windungen und zwischen den Lagen des Wickelpakets nicht aufgerissen werden, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Eine Rißbildung wird verhindert, ohne daß ein besonderes Material oder weitere Stromversorgungs- bzw. Heizeinrichtungen erforderlich sind. Ein stabiles Abwickeln des Lichtwellenleiters ist über einen hohen Temperaturbereich gewährleistet, wodurch die Sicherheit des Systems erhöht wird.

Dabei kann der zweite Zylinder in axialer Richtung einen oder mehrere Schlitze aufweisen, wobei die Breite des Schlitzes vorteilhafterweise so gewählt ist, daß er bei der höchst­ möglichen Temperatur des Spulensystems gerade geschlossen ist. Durch den Schlitz läßt sich auf einfache Weise eine besonders gute Anpassung des Ausdehnungsverhaltens des Spulenkörpers an das Ausdehnungsverhalten des Wickelpakets erzielen. Bevorzugt sitzt der zweite Zylinder bzw. Stützzylinder gleitend verschiebbar auf dem ersten Zylinder bzw. Führungszylinder, wobei sich zwischen dem Stütz- und dem Führungszylinder vorteil­ hafterweise eine Gleitschicht, wie beispielsweise Silicon, Graphit o. ä., befindet. Dabei kann der erste Zylinder z. B. in axialer Richtung bewegbar mit dem zweiten Zylinder verbunden sein. Vorteilhafterweise ist der zweite Zylinder punktuell oder entlang einer Linie am ersten Zylinder fixiert. Durch die Spielanpassung zwischen den beiden Zylindern bzw. durch das Gleiten des Stützzylinders in axialer Richtung auf dem Führungszylinder werden die bei Temperaturänderungen auftretenden unterschiedlichen Wärmeaus­ dehnungen von Stütz- und Führungszylinder auch in axialer Richtung auf hervorragende Weise ausgeglichen.

Der zweite Zylinder kann eine zylindrische oder kegelförmige Oberfläche zum Bewickeln mit dem Lichtwellenleiter aufweisen, die bevorzugt mit parallelen Rillen oder mit einer schraubenförmigen Rille versehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die erste Lage der Windungen des Lichtwellenleiters aufgrund seiner Aufnahme in der Rille stabil auf dem Spulenkörper sitzt, wodurch die Festigkeit des Wickelpakets gegenüber einer Ver­ schiebung von Windungen noch erhöht wird. Die Oberfläche des zweiten Zylinders zum Bewickeln mit dem Lichtwellenleiter kann auch mit einer oder mit mehreren Lagen eines Materials mit ähnlichem Durchmesser und in der gleichen Anordnung wie der Lichtwellen­ leiter bewickelt sein. Durch eine oder mehrere erste Lagen auf dem Stützzylinder, die nicht die Funktion der Signalübertragung haben, sondern als Blindlagen benutzt werden, kann die Sicherheit noch zusätzlich erhöht werden.

Vorteilhafterweise ist der zweite Zylinder so gestaltet, daß er im Verhältnis zum ersten Zylinder eine geringe Wandstärke hat bzw. dünnwandig ist. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders gute Anpassung des Spulenkörpers an das Wickelpaket bei Temperatur­ schwankungen. Der erste und/oder der zweite Zylinder kann z. B. aus Metall, Keramik, Kunststoff oder eine Kombination der Materialien gefertigt sein.

Die erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung für Lichtwellenleiter umfaßt ein Wickel­ paket aus einem Lichtwellenleiter und dem erfindungsgemäßen Spulenkörper, der das Wickelpaket trägt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben, in denen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenkörpers mit einem Stütz- und einem Führungszylinder zeigt;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch einen Stützzylinder mit durchgehendem Schlitz zeigt;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines kegelförmigen Spulenkörpers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 einen schematischen Ausschnitt eines Längsschnittes durch einen Spulenkörper gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausgabevorrichtung für Lichtwellenleiter in einem Längsschnitt zeigt; und

Fig. 6 den Aufbau eines Lichtwellenleiters zeigt, wie er vom erfindungsgemäßen Spulenkörper bzw. der Ausgabevorrichtung im Betrieb getragen wird.

Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Spulenkörper 1 mit unterschiedlichen Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten in radialer und axialer Richtung als erste bevorzugte Ausfüh­ rungsform der Erfindung. Der Spulenkörper 1 hat einen Führungszylinder 12 auf dem ein Stützzylinder 13 sitzt. Der Stützzylinder 13 ist dabei so auf dem Führungszylinder 12 angeordnet, daß seine Innenfläche auf der Mantelfläche bzw. äußeren Umfangsfläche des Führungszylinders 12 gleitet. Zwischen den aufeinandergleitenden Oberflächen von Führungs- und Stützzylinder ist ein Gleitmittel eingebracht, wie z. B. Silicon, Graphit o. ä. Die beiden Zylinderelemente 12, 13 sind über eine Fixierung 15 punktuell miteinander verbunden. Der Stützzylinder 13 kann aber auch entlang einer Durchmesserlinie mit dem Führungszylinder 12 verbunden sein. Der Spulenkörper 1 dient zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters 14 bzw. einer optischen Faser mit einem Kern aus Glas, der von einem Coating bzw. Kunststoffüberzug umgeben ist, in Form eines Wickelpakets 2. Der Bereich des Spulenkörpers 1, der zur Aufnahme des Wickelpakets 2 dient, besteht somit aus zwei Teilen, wie in Fig. 1 dargestellt. Die beiden Teile des Spulenkörpers 1 haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Führungszylinders 12 entspricht dabei dem des Glaskörpers des Lichtwellenleiters bzw. ist an diesen angepaßt oder angenähert. Der Stützzylinder 13 ist aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient dem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Lichtwellenleiters 14 angepaßt ist bzw. an diesen angenähert ist.

Der Stützzylinder 13 ist als dünne Schale ausgebildet, d. h. seine Wandstärke ist im Vergleich zu der des Führungszylinders 12 gering. Der Stützzylinder 13 hat einen durchgehenden Längsschlitz 25, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Schlitzbreite b ist möglichst gering gehalten und so ausgelegt, daß der Schlitz 25 bei der oberen Ecktemperatur des Systems, d. h. bei der höchstmöglichen zu erwartenden Temperatur des Spulensystems gerade geschlossen ist, so daß b = 0 ist.

Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Stütz- und Führungszylinder werden in axialer Richtung aufgrund der gleitenden Führung des Stützzylinders 13 auf dem Führungszylinder 12 bzw. aufgrund der Spielanpassung ausgeglichen. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der beiden zylindrischen Elemente 12, 13 werden in radialer Richtung durch den Schlitz 25 im Stützzylinder 13 ausgeglichen, der sich bei Temperaturänderungen vergrößert oder verkleinert. Insgesamt hat somit die äußere Oberfläche des Spulenkörpers 1, auf die der Lichtwellenleiter 14 aufgewickelt wird, in axialer Richtung den Wärmeausdehnungskoeffizienten α_SZ des Stützzylinders 13 und in radialer Richtung den Wärmeausdehnungskoeffizienten α_FZ des Führungszylinders 12.

Da der Wärmeausdehnungskoeffizient α_FZ des Führungszylinders 12 an den Wärme­ ausdehnungskoeffizienten α_Glas angenähert ist bzw. diesem entspricht, hat der Spulenkörper in radialer Richtung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_SK,r der demjenigen von Glas angenähert ist bzw. diesem entspricht, d. h. es gilt

α_SK,r ≅ α_Glas (1).

Der Wärmedehnungskoeffizient des Spulenkörpers 1 in axialer Richtung α_SK,z entspricht dagegen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten α_SZ des Stützzylinders 13, der an den mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Wickelpakets 2 in Z-Richtung, d. h. in axialer Richtung, angenähert ist bzw. diesem entspricht, d. h. es gilt:

α_SK,z ≅ α_Z (2).

Dieser mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient des Wickelpakets 2 in Längs- bzw. Z- Richtung ergibt sich aus der Gleichung

wobei d_LWL der Außendurchmesser des Lichtwellenleiters und d_Glas der Durchmesser des Glaskörpers des Lichtwellenleiters ist. Bei den derzeit hauptsächlich verwendeten Lichtwellenleitern in der Telekommunikation beträgt d_LWL 250 µm und d_Glas 125 µm, d. h. der Außendurchmesser d_LWL des Lichtwellenleiters 14 ist in diesem Fall doppelt so groß wie der Durchmesser d_Glas des Glaskörpers. Mit diesem Durchmesserverhältnis ergibt sich der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient des Lichtwellenleiters 14 bzw. des Wickelpakets 2 in Z-Richtung zu

Bei anderen Durchmesserverhältnissen ist der Faktor 1/2 in Gleichung (4) entsprechend anzupassen.

Dieses anisotrope Verhalten des Wickelpakets 2 ergibt sich aus der nachfolgenden Betrachtung. Das Ausdehnungsverhalten des Wickelpakets 2 bei einer Temperatur­ änderung kann allgemein wie folgt beschrieben werden:

Erfährt ein gestreckter Lichtwellenleiter der Länge l eine Temperaturänderung um ΔT, so ändert sich seine Länge um Δl, wobei gilt

Δl = l.α_Glas.ΔT (5).

Dabei ist α_Glas der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient für das verwendete Glas. Das weiche Coating des Lichtwellenleiters ist dabei unbedeutend und paßt sich der Längen­ ausdehnung des Glases an. Wird nun das Glas ringförmig gelegt, d. h. auf einen Spulenkörper aufgewickelt, so ergibt sich bei einer Temperaturänderung ΔT eine Änderung des Durchmessers d der Windung von

Δd₁ = d₁.α_Glas.ΔT (6).

Auch wenn eine ganze Lage betrachtet wird, die aus mehreren hundert Windungen bestehen kann, so gilt für die radiale Ausdehnung ebenfalls Gleichung (6). Dem Coating wird das Ausdehnungsverhalten des Glases aufgezwungen.

In axialer Richtung bzw. in Z-Richtung, d. h. entlang der Längsachse L der Spule ergibt sich jedoch ein anderes Verhalten, da bei den derzeitig verwendeten Lichtwellenleitern der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas sehr viel kleiner ist als der des Coatings. Hier wirkt das Glas lediglich wie eine Spiralfeder, d. h. das sich stärker ausdehnende Coating rückt das Glas auseinander, wenn die Temperatur erhöht wird. Wird die Temperatur erniedrigt, so verkürzt sich diese Spiralfeder. D. h., in axialer Richtung bzw. in Z-Richtung wird das Ausdehnungsverhalten des Wickelpakets 2 durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Coatings und des Glases bestimmt. Der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient des in Windungen gelegten Lichtwellenleiters 14 in Z- Richtung ergibt sich in guter Näherung nach der oben aufgeführten Gleichung (3).

Wie oben gezeigt, verhält sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Wickelpakets anisotrop. Für die Längenänderung und die Änderung des Durchmessers des Wickelpakets gilt also:

Δl_Wickelpaket = l_Wickelpaket.α_z.ΔT (7a)

Δd_Wickelpaket = d_{Wickelpaket,innen}.α_Glas.ΔT (7b)

Durch die vorliegende Erfindung ist der Spulenkörper 1 an das anisotrope Wärmeaus­ dehnungsverhalten des Wickelpakets 2 angepaßt. Wird die Temperatur des Systems beispielsweise erniedrigt, so zieht sich das Wickelpaket 2 in Z-Richtung um um ΔL_Wickelpaket nach der obigen Gleichung (7a) zusammen, und in radialer Richtung erfolgt eine Verringerung des Durchmessers um Δd_Wickelpaket nach der obigen Gleichung (7b). Da der Spulenkörper 1 aus zwei ineinander geschobenen zylindrischen Elementen 12, 13 aufgebaut ist, die die oben definierten Wärmeausdehnungskoeffizienten α_Glas bzw. α_Z aufweisen, ist die Bewegung der Oberfläche des Spulenkörpers 1 bei einer Temperaturänderung an die des Wickelpakets 2 angepaßt. Daher werden Spannungen im Wickelpaket 2, die zu Rissen führen könnten, vermieden und es werden Reibungen zwischen den Lagen verhindert. Die Klebeverbindungen bleiben stabil erhalten und die Sicherheit des Systems ist gewährleistet.

Der erfindungsgemäße Spulenkörper 1 verhält sich bei einer Temperaturänderung ΔT wie folgt:

Der Durchmesser D_F des Führungszylinders 12 ändert sich nach der Gleichung

ΔD_F = D_F.α_Glas.ΔT (8)

und die Wandstärke a des Stützzylinders 13 ändert sich nach der Gleichung

Δa = a.α_SZ.ΔT (9).

Somit ergibt sich für die mittlere Durchmesseränderung ΔD_S des Spulenkörpers 1

ΔD_S = ΔD_F + 2.Δa

ΔD_S = (D_F.α_Glas + 2a.α_SZ)ΔT (10).

Die Änderung des Innendurchmessers D_Wi des Wickelpakets 2 ergibt sich mit hinreichender Näherung zu

ΔD_Wi = D_Wi.α_Glas.ΔT ≈ D_S.α_Glas.ΔT (11),

wobei mit D_S der mittlere Durchmesser des Spulenkörpers bezeichnet ist. Der relative Fehler F bei Änderung des Innendurchmessers des Wickelpakets ΔD_Wi und Änderung des Außendurchmessers des Spulenkörpers D_S ergibt sich demnach zu

d. h. der Spulenkörper 1 ist so auszulegen, daß der relative Fehler F gegen 0 geht.

Bei der Materialauswahl des möglichst dünnwandigen Stützzylinders 13 muß darauf geachtet werden, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient α_SZ des Stützzylinders 12 auf keinen Fall größer ist α_Z, da im allgemeinen α_Z größer ist als α_Glas. Es muß also gelten

α_SZ ≦ α_Z (13).

Bei kurzen Spulenlängen können in dieser Ungleichung die Werte stärker abweichen als bei großen Längen. Der absolute Fehler ist dann nicht zu groß.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenkörpers gezeigt, der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten in radialer und axialer Richtung aufweist. Dabei ist auf dem Führungszylinder 12 ein Stützzylinder 23 mit einer kegelförmigen bzw. konisch zulaufenden Mantelfläche 23a angeordnet, die zum Tragen der Windungen des Lichtwellenleiters 14 dient. Die Fixierung 15 kann an beliebiger Stelle angeordnet sein. Auch in dieser Ausführungsform mit einem kegelförmigen Spulen­ körper 1, der, wie oben beschrieben, aus zwei Elementen 12, 23 mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgebaut ist, ist das thermische Verhalten des Spulenkörpers 1 an das anisotrope thermische Verhalten des Wickelpakets 2 angepaßt.

Der Führungszylinder 12 ist an einer Seite direkt an einem Flansch angedreht, der in den Figuren nicht dargestellt ist. Der Flansch kann aber auch durch eine andere Verbindungs­ technik mit dem Führungszylinder 12 verbunden sein. Er ist ebenfalls aus einem Material gefertigt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient dem von Glas nahekommt oder entspricht.

In Fig. 4 ist die Oberfläche eines Stützzylinders 33 gemäß einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung in einem vergrößerten, teilweisen Längsschnitt gezeigt. Die Umfangs- bzw. Mantelfläche des Spulenkörpers 1 bzw. des Stützzylinders 33 ist mit Rillen 38 versehen, die als Führung für den auf- oder abzuwickelnden Lichtwellenleiter 14 dienen. Anstelle von Rillen kann auch eine spiralartige Nut in der Oberfläche 23a des Stütz­ zylinders 33 als Führung für den Lichtwellenleiter 14 ausgebildet sein. Hierdurch wird der Lichtwellenleiter 14 noch besser gegen ein Verrutschen bzw. eine Beschädigung durch Spannungen oder Reibung gesichert.

Allgemein kann die äußere Oberfläche des Stützzylinders 13, 23, 33 also zylindrisch, kegelförmig, glatt oder mit Rillen versehen sein.

In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform sind die ersten beiden auf den Stützzylindern aufgewickelten Lagen nur als Blindlagen ausgestaltet, d. h., sie haben nicht die Funktion einer Signalübertragung zwischen einer Lenkstelle und dem sich bewegenden Objekt. Dadurch wird eine besonders hohe Sicherheit und Stabilität der Datenübertragung gewährleistet, da eine evtl. noch auftretende Beanspruchung der untersten Lagen keine Beeinträchtigung der Signalübertragung zur Folge hat.

Der Stützzylinder kann auch aus mehreren Teilen aufgebaut sein und z. B. mehrere Schalen umfassen, die insbesondere durch mehrfaches Schlitzen erhalten werden können.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausgabe­ vorrichtung für Lichtwellenleiter. Die Ausgabevorrichtung besteht aus einem erfindungs­ gemäßen Spulenkörper 1, wie er oben beschrieben ist. Auf der kegelförmigen äußeren Oberfläche des Spulenkörpers 1 ist das Wickelpaket 2 angeordnet, das aus einer Vielzahl von Lagen des Lichtwellenleiters 14 gebildet ist. Zur Erreichung der notwendigen Stabilität und Festigkeit, die für sehr starke Belastungen beim schnellen Abwickeln des Lichtwellenleiters 14 ausgelegt sein muß, sind die einzelnen Lagen des Lichtwellen­ leiters 14 miteinander verklebt. An der Stirnseite des Spulenkörpers 1 ist ein Flansch 50 angeordnet. Spulenkörper 1 und Wickelpaket 2 bilden eine Spule, die in einer Hülle 3 angeordnet ist. Die Abzugsrichtung für den Lichtwellenleiter 14 ist in Fig. 5 durch den Pfeil A gekennzeichnet und verläuft in Richtung der Z-Achse. Die erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Spulenkörper gewährleistet ein sicheres und stabiles Tragen und Abziehen bzw. Abspulen des Lichtwellenleiters 14, selbst bei den extrem hohen Geschwindigkeiten z. B. einer Rakete, die die Ausgabevorrichtung bzw. das Payout-System trägt und beim Flug durch den Lichtwellenleiter mit einer Lenkstation am Boden verbunden ist. Selbst bei großen Temperaturänderungen, wie sie z. B. bei extremen klimatischen Verhältnissen auftreten, ist aufgrund der Erfindung die Stabilität der Windungen und damit die Sicherheit der Datenübertragung gewährleistet.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Lichtwellenleiters, wie er im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in schematischer Darstellung gezeigt. Der Lichtwellenleiter 14 hat in seinem Inneren einen Glaskörper 14a, der von einem Coating 14b, das aus mehreren Schichten bestehen kann, umgeben ist. Im Zentrum des Glaskörpers 14a ist ein Modenfeld 14c als eigentlicher lichtführender Kern ausgebildet.

Claims (13)

1. Spulenkörper (1) zum schnellen Abwickeln eines Lichtwellenleiters (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (1) mindestens zwei Zylinder (12, 13, 23, 33) umfaßt, die einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf­ weisen, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten Zylinders (12) in radialer Richtung an den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines lichtführenden Teils (14a, 14b) des abzuwickelnden Lichtwellenleiters (14) angepaßt ist und der Wärmeausdehnungskoeffizient des zweiten Zylinders (13; 23; 33) in axialer Richtung an den mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Lichtwellenleiters (14) angepaßt ist.

2. Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder (13; 23; 33) einen Schlitz (25) in axialer Richtung aufweist.

3. Spulenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schlitzes (25) so gewählt ist, daß er bei der höchstmöglichen Temperatur des Spulenkörpers gerade geschlossen ist.

4. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Zylinder (13; 23; 33) gleitend verschiebbar auf dem ersten Zylinder (12) sitzt.

5. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich zwischen dem ersten (12) und dem zweiten Zylinder (13; 23; 33) eine Gleitschicht befindet.

6. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Zylinder (12) in axialer Richtung bewegbar mit dem zweiten Zylinder (13; 23; 33) verbunden ist.

7. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Zylinder (13; 23; 33) punktuell oder entlang einer Linie am ersten Zylinder (12) fixiert ist.

8. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Zylinder (13; 23; 33) eine zylindrische oder kegelförmige Oberfläche zum Bewickeln mit dem Lichtwellenleiter (14) aufweist.

9. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Zylinder (33) eine Oberfläche (23a) zum Bewickeln mit dem Lichtwellenleiter (14) aufweist, die mit parallelen Rillen (38) oder mit einer schraubenförmigen Rille versehen ist.

10. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberfläche des zweiten Zylinders (13; 23; 33) zum Bewickeln mit dem Lichtwellenleiter (14) mit einer oder mehreren Lagen eines Materials mit ähnlichem Durchmesser und in der gleichen Anordnung wie der Lichtwellenleiter (14) bewickelt ist.

11. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Zylinder (13; 23; 33) im Verhältnis zum ersten Zylinder (12) dünnwandig ist.

12. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (12) und/oder der zweite Zylinder (13; 23; 33) aus Metall und/oder Keramik und/oder Kunststoff gefertigt ist.

13. Ausgabevorrichtung für Lichtwellenleiter mit einem Wickelpaket (2) aus einem Lichtwellenleiter (14), gekennzeichnet durch einen Spulenkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der das Wickelpaket (2) trägt.